JP3462006B2 - Auto focus device - Google Patents
Auto focus deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の像のコ
ントラストに基づいて、対物レンズが常に被測定物の測
定面で焦点を結ぶように対物レンズを移動させるように
したオートフォーカス装置に関する。たとえば、被測定
物の像を観察光学系で観察しながら被測定物の寸法や形
状を測定する画像測定機や顕微鏡などの光学式測定装置
に利用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autofocus device for moving an objective lens based on the contrast of an image of the object to be measured so that the objective lens always focuses on the measurement surface of the object to be measured. . For example, it can be used for an optical measuring device such as an image measuring machine or a microscope for measuring the size and shape of a measured object while observing the image of the measured object with an observation optical system.
【0002】[0002]
【背景技術】従来、画像測定機や顕微鏡などの光学式測
定装置に設けられるオートフォーカスには、CCDカメ
ラからの画像のコントラストから判断するコントラスト
法、あるいは、レーザを使用してフォーカスを合わせる
レーザフォーカス法などが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, the autofocus provided in an optical measuring device such as an image measuring machine or a microscope is a contrast method in which it is judged from the contrast of an image from a CCD camera, or a laser focus in which a laser is used for focusing. The law is known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のコントラスト法やレーザフォーカス法では、次のよう
な課題があった。前者のコントラスト法の場合には、鏡
面やガラス面などの元来コントラストの低いものにはフ
ォーカスを合わせることが困難であった。後者のレーザ
フォーカス法の場合には、上述したコントラストの低い
ものにもフォーカスを合わせることが可能であるが、レ
ーザがあたっている点(多くは中央部)でしかフォーカ
スできない。また、装置自体も高価となる。However, the above-mentioned conventional contrast method and laser focus method have the following problems. In the case of the former contrast method, it was difficult to focus on an object having a low contrast such as a mirror surface or a glass surface. In the case of the latter laser focus method, it is possible to focus on the above-mentioned low-contrast object, but it is possible to focus only on the point where the laser hits (mostly the central part). In addition, the device itself becomes expensive.
【0004】本発明の目的は、従来のコントラスト法や
レーザフォーカス法の課題を解消し、被測定物の材質に
制約されることなく、あらゆる材質の被測定物に対して
もフォーカスを合わせることができ、しかも、被測定物
の観察画像内の任意の位置でフォーカスを合わせること
ができるオートフォーカス装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the problems of the conventional contrast method and laser focus method, and to focus on an object to be measured of any material without being restricted by the material of the object to be measured. An object of the present invention is to provide an autofocus device that can perform focusing at any position in an observed image of a measured object.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のオートフォーカ
ス装置は、被測定物の測定面に光を集光させる対物レン
ズと、この対物レンズから出射された光に基づく被測定
物の像を観察可能な観察光学系と、この観察光学系で得
られた被測定物の像のコントラストに基づいて前記対物
レンズをその光軸方向へ変位させる駆動機構とを備えた
オートフォーカス装置において、前記被測定物の測定面
に所定パターンを投影するパターン投影手段を設けたこ
とを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION An autofocus device according to the present invention observes an image of an object to be measured which is based on the light emitted from the objective lens for converging light on a measurement surface of the object to be measured. In the autofocus device including a possible observation optical system and a drive mechanism that displaces the objective lens in the optical axis direction based on the contrast of the image of the object to be measured obtained by the observation optical system, It is characterized in that pattern projection means for projecting a predetermined pattern is provided on the measurement surface of the object.
【0006】このような構成によれば、被測定物の測定
面に所定パターンを投影することができるから、そのパ
ターンのコントラストから被測定物の測定面に光が集光
するように対物レンズを光軸方向へ変位させることがで
きる。従って、鏡面やガラス面などの元来コントラスト
の低い材質でも、フォーカスを合わせることができる。
もとより、コントラスト法であるから、レーザフォーカ
ス法の課題も解消できる。According to this structure, since the predetermined pattern can be projected on the measurement surface of the object to be measured, the objective lens is arranged so that the light is condensed on the measurement surface of the object to be measured due to the contrast of the pattern. It can be displaced in the optical axis direction. Therefore, even a material having a low contrast such as a mirror surface or a glass surface can be focused.
Of course, the contrast method can solve the problems of the laser focus method.
【0007】前記パターン投影手段は、照明装置と、投
影レンズと、前記照明装置と投影レンズとの間に挿入さ
れ所定のパターンを形成したパターン投影板とを含む構
成、さらには、これらの構成にパターン投影板の前記パ
ターン投影レンズに対する距離と傾きを調整する調整機
構を含む構成が望ましい。このようにすれば、パターン
投影板のパターンを投影レンズによって被測定物の測定
面に投影でき、しかも、調整機構を含む構成とすれば、
パターン投影レンズに対するパターン投影板の距離と傾
きを調整することができるから、パターン投影板のパタ
ーンを被測定物の測定面に正確に投影することができ
る。[0007] Before Symbol pattern projection means includes an illumination device, a projection lens, the illumination device and the projection lens and the inserted structure comprising a pattern projection plate having a predetermined pattern formed between the news, these configurations In addition, it is preferable that the configuration includes an adjusting mechanism that adjusts the distance and the inclination of the pattern projection plate with respect to the pattern projection lens. With this configuration, the pattern of the pattern projection plate can be projected onto the measurement surface of the object to be measured by the projection lens, and further, if the adjustment mechanism is included,
Since the distance and the inclination of the pattern projection plate with respect to the pattern projection lens can be adjusted, the pattern of the pattern projection plate can be accurately projected on the measurement surface of the measured object.
【0008】ここで、前記パターン投影板は、通電によ
ってパターンが制御される液晶板によって構成されてい
る。この構成によれば、コントラストの高い材料からな
る被測定物の測定にあたっては、パターン投影板のパタ
ーンを消して、通常のコントラスト法と同様に使用する
ことができる。また、前記液晶板は、通電によって制御
される複数の三角形パターン、具体的には、同じ大きさ
の複数の三角形が、同じ姿勢でかつ隣接する三角形の角
が互いに接するように縦横に隣接配置された三角形パタ
ーンを有し、この三角形パターンの各三角形内部が通電
によって制御される。この構成によれば、被測定物のエ
ッジが方向性を有していても、そのエッジが残るため、
つまり、エッジがこれらのパターンに隠れてしまうこと
がないため、安定したフォーカスが可能である。The pattern projection plate is composed of a liquid crystal plate whose pattern is controlled by energization. According to this configuration, in measuring the object to be measured made of a material having a high contrast, the pattern on the pattern projection plate can be erased and the measurement can be performed in the same manner as the normal contrast method. In addition, the liquid crystal plate has a plurality of triangular patterns controlled by energization, specifically, a plurality of triangles of the same size, which are arranged vertically and horizontally adjacent to each other so that the corners of adjacent triangles are in contact with each other in the same posture. Has a triangular pattern, and the inside of each triangle of this triangular pattern is energized.
Controlled by. According to this configuration, even if the edge of the measured object has directionality, the edge remains,
That is, since the edges are not hidden by these patterns, stable focusing is possible.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図1は本実施形態にかか
る画像測定機の側面図、図2は図1のII−II線断面図で
ある。同画像測定機は、被測定物を載置しXおよびY軸
方向(図1の左右方向および図2の上下方向)へ移動可
能なテーブル10と、このテーブル10に対して図示省
略のコラムを介してZ軸方向(図1の上下方向)へ昇降
可能に設けられた光学系ユニット11とから構成されて
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the image measuring machine according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. The image measuring machine includes a table 10 on which an object to be measured is placed and movable in X and Y axis directions (horizontal direction in FIG. 1 and vertical direction in FIG. 2), and a column (not shown) for the table 10. The optical system unit 11 is provided so as to be able to move up and down in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 1).
【0010】前記光学系ユニット11は、筺体12を有
する。筺体12の下面側の筒部12Aには、光軸L方向
(図1の上下方向)へ変位可能に設けられた対物レンズ
ホルダ13を介して対物レンズ14が設けられている。
筒部12Aと対物レンズホルダ13との間には、前記対
物レンズホルダ13を光軸L方向へ移動させる駆動機構
としてのアクチュエータ15が設けられている。アクチ
ュエータ15は、前記筒部12A側に固定されたマグネ
ット16と、前記対物レンズホルダ13側に固定された
コイル17とから構成されている。また、前記筺体12
の上面側には、CCDカメラ24および照明装置25が
それぞれ取り付けられている。CCDカメラ24は、前
記対物レンズ14の光軸L上に配置され、その対物レン
ズ14から出射された光に基づく被測定物の像を観察可
能な観察光学系を構成している。The optical system unit 11 has a housing 12. An objective lens 14 is provided in a cylindrical portion 12A on the lower surface side of the housing 12 via an objective lens holder 13 which is provided so as to be displaceable in the optical axis L direction (vertical direction in FIG. 1).
An actuator 15 as a drive mechanism for moving the objective lens holder 13 in the optical axis L direction is provided between the cylindrical portion 12A and the objective lens holder 13. The actuator 15 is composed of a magnet 16 fixed to the cylinder portion 12A side and a coil 17 fixed to the objective lens holder 13 side. In addition, the housing 12
A CCD camera 24 and a lighting device 25 are attached to the upper surface side of the device. The CCD camera 24 is arranged on the optical axis L of the objective lens 14 and constitutes an observation optical system capable of observing an image of the object to be measured based on the light emitted from the objective lens 14.
【0011】前記筺体12内には、前記照明装置25か
ら出射された光を直角にかつ光軸Lに向かって反射させ
るミラー26と、光軸L上において前記ミラー26から
の反射光を対物レンズ14に反射させるビームスプリッ
タ27と、倍率の異なる複数(たとえば、1X,2X,
6X)のチューブレンズ28A,28B,28Cと、こ
れら複数のチューブレンズ28A〜28Cのいずれか1
つを前記光軸L上に選択的に切換可能な切換手段29
と、被測定物の測定面に所定パターンを投影するパター
ン投影手段20とがそれぞれ設けられている。In the housing 12, a mirror 26 for reflecting the light emitted from the illuminating device 25 at a right angle and toward the optical axis L, and on the optical axis L, the reflected light from the mirror 26 is an objective lens. 14 and a plurality of beam splitters having different magnifications (for example, 1X, 2X,
6X) tube lens 28A, 28B, 28C and any one of these tube lenses 28A to 28C
Switching means 29 capable of selectively switching one on the optical axis L
And a pattern projecting means 20 for projecting a predetermined pattern on the measurement surface of the object to be measured.
【0012】前記切換手段29は、前記光軸Lと異なる
位置にその光軸Lと平行な軸31を中心として回転可能
に設けられかつその軸31から前記光軸Lまでの距離を
半径とする円周上に前記複数のチューブレンズ28A〜
28Cを等間隔(120度間隔)で取り付けたターレッ
ト32と、前記各チューブレンズ28A〜28Cが前記
光軸Lに一致したそれぞれの角度位置で前記ターレット
32を位置決めする位置決め手段33と、前記ターレッ
ト32の軸31にクラッチ43を介して連結されたター
レット駆動モータ44とを含んで構成されいる。なお、
45はターレット32の回転角度を検出するセンサであ
る。The switching means 29 is rotatably provided at a position different from the optical axis L about an axis 31 parallel to the optical axis L, and the distance from the axis 31 to the optical axis L is a radius. The plurality of tube lenses 28A to 28A on the circumference
Turrets 32 having 28C attached at equal intervals (120 degree intervals), positioning means 33 for positioning the turret 32 at respective angular positions where the tube lenses 28A to 28C coincide with the optical axis L, and the turret 32. And a turret drive motor 44 connected to the shaft 31 via a clutch 43. In addition,
A sensor 45 detects the rotation angle of the turret 32.
【0013】前記位置決め手段33は、前記ターレット
32の外周面の120度間隔位置に切欠形成された3つ
の凹部51A,51B,51Cと、前記ターレット32
の外周面に常時接する方向へ付勢され前記凹部51A〜
51Cに係合可能なベアリング52とを備えている。ベ
アリング52は、図3および図4に示すように、筺体1
2の上面に取り付けられたL字状ブラケット53に片持
ち支持構造の板ばね54を介して支持されている。The positioning means 33 has three recesses 51A, 51B and 51C formed by cutting out at 120 degree intervals on the outer peripheral surface of the turret 32, and the turret 32.
Of the concave portions 51A to
And a bearing 52 engageable with 51C. The bearing 52, as shown in FIG. 3 and FIG.
It is supported by an L-shaped bracket 53 attached to the upper surface of 2 via a leaf spring 54 having a cantilevered support structure.
【0014】前記パターン投影手段20は、前記照明装
置25と、前記ミラー26とビームスプリッタ27との
間に配置された投影レンズ21と、前記照明装置25と
前記ミラー26との間(照明装置25の物体面と共役の
位置)に挿入され所定のパターンを形成したパターン投
影板22と、このパターン投影板22の前記投影レンズ
21に対する距離と傾きを調整する調整機構23とを含
んで構成されている。The pattern projection means 20 includes the illuminating device 25, a projection lens 21 arranged between the mirror 26 and the beam splitter 27, and the illuminating device 25 and the mirror 26 (illuminating device 25). Of the pattern projection plate 22 formed in a predetermined pattern by being inserted in a position (conjugated to the object plane) and an adjusting mechanism 23 for adjusting the distance and the inclination of the pattern projection plate 22 with respect to the projection lens 21. There is.
【0015】前記パターン投影板22は、図5(A)に
示すように、通電によって複数の三角形パターンが表示
される液晶板22Aによって構成されている。前記調整
機構23は、図6および図7に示すように、前記筺体1
2にX,Y軸方向へ位置調整可能に設けられかつ止めね
じ60Aによって固定される固定板60と、この固定板
60の上にZ軸を中心として回動自在に設けられかつ任
意の角度位置で止めねじ61Aによって固定される回動
板61と、この回動板61の上に載置され前記液晶板2
2Aを保持したホルダ62と、このホルダ62の120
度間隔位置に螺合され先端が前記固定板61に当接した
3本の押しねじ63と、この3本の押しねじ63の間で
前記固定板61に螺合された3本の引きねじ64とから
構成されている。従って、固定板60の位置調整によっ
て液晶板22AののX,Y軸方向の位置を、回動板61
の回動によって液晶板22Aの角度(Z軸を中心する角
度)を、押しねじ63と引きねじ64との押し引きによ
り、液晶板22Aの投影レンズ21に対する距離と傾き
をそれぞれ調整することができる。As shown in FIG. 5A, the pattern projection plate 22 is composed of a liquid crystal plate 22A which displays a plurality of triangular patterns when energized. The adjusting mechanism 23, as shown in FIGS.
2, a fixed plate 60 that is positionally adjustable in the X and Y axis directions and is fixed by a set screw 60A, and a fixed plate 60 that is rotatably provided on the fixed plate 60 about the Z axis and has an arbitrary angular position. The rotary plate 61 fixed by the set screw 61A with the liquid crystal plate 2 mounted on the rotary plate 61.
A holder 62 holding 2A and 120 of this holder 62
Three push screws 63 screwed to the fixed plate 61 with their tips abutting against the fixed plate 61, and three draw screws 64 screwed to the fixed plate 61 between the three push screws 63. It consists of and. Therefore, by adjusting the position of the fixed plate 60, the position of the liquid crystal plate 22A in the X- and Y-axis directions is changed to the rotary plate 61.
The angle of the liquid crystal plate 22A (the angle about the Z-axis) can be adjusted by rotating, and the distance and tilt of the liquid crystal plate 22A with respect to the projection lens 21 can be adjusted by pushing and pulling the push screw 63 and the pull screw 64, respectively. .
【0016】図8は本実施形態にかかる画像測定機の制
御装置を示すブロック図である。同制御装置は、CPU
71を備える。CPU71には、表示制御部72を介し
てCRT73が、照明制御部74を介して前記照明装置
25が、フレームグラバ75を介して前記CCDカメラ
24が、通電制御部76を介して前記液晶板22Aが、
アクチュエータ制御部77を介して前記アクチュエータ
15が、ターレット駆動制御部78を介して前記ターレ
ット駆動モータ44が、それぞれ接続されている。ま
た、テーブル10のX軸方向の位置を検出するX軸エン
コーダ79X、テーブル10のY軸方向の位置を検出す
るY軸エンコーダ79Yおよび光学系11(対物レンズ
14)のZ軸方向の位置を検出するZ軸エンコーダ79
Zがそれぞれ接続されている。FIG. 8 is a block diagram showing the control device of the image measuring machine according to this embodiment. The control device is a CPU
71 is provided. The CPU 71 includes a CRT 73 through a display control unit 72, the illumination device 25 through an illumination control unit 74, the CCD camera 24 through a frame grabber 75, and the liquid crystal plate 22A through an energization control unit 76. But,
The actuator 15 is connected to the actuator control unit 77, and the turret drive motor 44 is connected to the turret drive control unit 78. Further, the X-axis encoder 79X that detects the position of the table 10 in the X-axis direction, the Y-axis encoder 79Y that detects the position of the table 10 in the Y-axis direction, and the position of the optical system 11 (objective lens 14) in the Z-axis direction are detected. Z-axis encoder 79
Z are connected to each other.
【0017】以上の構成において、測定にあたっては、
いずれかのチューブレンズ28A〜28Cを光軸L上に
位置させる。これには、クラッチ43を接続した状態に
おいて、モータ44を所定角度だけ回転させたのち、停
止させる。これにより、いずれかのチューブレンズ28
A〜28Cが光軸Lの近傍に達するとともに、ベアリン
グ52が対応する凹部51A〜51Cに嵌合し始める。
ここで、クラッチ43を分離すると、モータ44がター
レット32から切り離されるから、つまり、モータ44
の回転抵抗がなくなるから、ターレット32は嵌合し始
めた凹部51A〜51Cがベアリング52に完全に嵌ま
り込む角度位置まで自動的に回転されて位置決めされ
る。With the above configuration, the measurement is
Any of the tube lenses 28A to 28C is positioned on the optical axis L. For this purpose, the motor 44 is rotated by a predetermined angle while the clutch 43 is engaged, and then stopped. As a result, one of the tube lenses 28
As A to 28C reach the vicinity of the optical axis L, the bearing 52 starts to be fitted into the corresponding recessed portions 51A to 51C.
Here, when the clutch 43 is separated, the motor 44 is separated from the turret 32, that is, the motor 44 is separated.
Since there is no rotational resistance of the turret 32, the turret 32 is automatically rotated and positioned to an angular position where the recesses 51A to 51C that have started to be fitted are completely fitted into the bearing 52.
【0018】この状態において、照明装置25から光を
出射すると、その光は、ミラー26で反射されたのち、
ビームスプリッタ27で反射されて対物レンズ14を通
じてテーブル20上に載置された被測定物に照射され
る。対物レンズ14から出射された光は、ビームスプリ
ッタ27を通ったのち、選択されたチューブレンズ28
A〜28Cの倍率に拡大または縮小され、CCDカメラ
24に結像される。In this state, when light is emitted from the illuminating device 25, the light is reflected by the mirror 26,
It is reflected by the beam splitter 27 and is irradiated through the objective lens 14 to the object to be measured placed on the table 20. The light emitted from the objective lens 14 passes through the beam splitter 27 and then the selected tube lens 28.
The image is enlarged or reduced to a magnification of A to 28C and imaged on the CCD camera 24.
【0019】ここで、CPU71は、CCDカメラ24
で撮像された各画素のコントラスト値を判断し、コント
ラスト値が予め定めた一定値以下の場合に通電制御部7
6を通じて液晶板22Aに通電する。すると、液晶板2
2Aには、図5(A)に示す複数の三角形パターンが表
示されるから、その三角形パターンが投影レンズ21を
介して被測定物の測定面に投影される。これにより、C
PU71は、CCDカメラ24で撮像された各画素のコ
ントラスト値を基にアクチュエータ制御部77を通じて
アクチュエータ15を駆動させ、対物レンズ14を光軸
L方向へ変位させてフォーカスを合わせる。このとき、
たとえば、図5(B)に示すように、被測定物のエッジ
が残るため、安定したフォーカスが可能である。この状
態において、CCDカメラ24で撮像された被測定物の
画像から被測定物の寸法や形状などを測定する。Here, the CPU 71 controls the CCD camera 24.
The contrast value of each pixel imaged in is determined, and if the contrast value is equal to or less than a predetermined constant value, the energization control unit 7
The liquid crystal plate 22A is energized through 6. Then, the liquid crystal plate 2
Since a plurality of triangular patterns shown in FIG. 5A are displayed in 2A, the triangular patterns are projected on the measurement surface of the object to be measured via the projection lens 21. This gives C
The PU 71 drives the actuator 15 through the actuator control unit 77 based on the contrast value of each pixel imaged by the CCD camera 24, displaces the objective lens 14 in the optical axis L direction, and adjusts the focus. At this time,
For example, as shown in FIG. 5B, the edge of the object to be measured remains, so that stable focusing is possible. In this state, the size and shape of the measured object is measured from the image of the measured object captured by the CCD camera 24.
【0020】本実施形態によれば、被測定物の測定面に
パターンを投影するパターン投影手段20を設けたの
で、被測定物の測定面にパターンを投影することができ
るから、そのパターンのコントラストから被測定物の測
定面に光が集光するように対物レンズ14を光軸L方向
へ変位させることができる。従って、鏡面やガラス面な
どの元来コントラストの低い材質でも、フォーカスを合
わせることができる。もとより、コントラスト法である
から、レーザフォーカス法の欠点もない。According to this embodiment, since the pattern projecting means 20 for projecting the pattern on the measurement surface of the object to be measured is provided, the pattern can be projected on the measurement surface of the object to be measured. Therefore, the objective lens 14 can be displaced in the optical axis L direction so that the light is focused on the measurement surface of the measured object. Therefore, even a material having a low contrast such as a mirror surface or a glass surface can be focused. Of course, since it is the contrast method, there is no drawback of the laser focus method.
【0021】また、パターン投影手段20を、照明装置
25と、投影レンズ21と、照明装置25と投影レンズ
21との間に挿入され所定のパターンを形成したパター
ン投影板22と、このパターン投影板22の角度や前記
投影レンズ21に対する距離と傾きを調整する調整機構
23とを含んで構成したので、パターン投影板22の角
度や、投影レンズ21に対するパターン投影板22の距
離と傾きを調整することができるから、パターン投影板
22のパターンを被測定物の測定面に正確に投影するこ
とができる。Further, the pattern projection means 20, the illumination device 25, the projection lens 21, the pattern projection plate 22 inserted between the illumination device 25 and the projection lens 21 to form a predetermined pattern, and this pattern projection plate. Since the adjustment mechanism 23 for adjusting the angle of 22 and the distance and tilt with respect to the projection lens 21 is included, it is possible to adjust the angle of the pattern projection plate 22 and the distance and tilt of the pattern projection plate 22 with respect to the projection lens 21. Therefore, the pattern of the pattern projection plate 22 can be accurately projected onto the measurement surface of the object to be measured.
【0022】また、パターン投影板22を、通電によっ
てパターンが表示される液晶板22Aによって構成した
ので、コントラストの高い材質からなる被測定物の測定
にあたっては、液晶板22Aのパターンを消して、通常
のコントラスト法と同様に使用することができる。ま
た、液晶板22Aには、通電時に複数の三角形パターン
が表示されるようにしたので、被測定物のエッジが方向
性を有していても、そのエッジが残るため、安定したフ
ォーカスが可能である。ちなみに、図13(A)に示す
ように、スリット状のパターンが表示される液晶板22
Fでは、同じ方向のエッジの場合、図13(B)に示す
ように、スリットと被測定物のエッジとが重なってしま
いフォーカスに必要なエッジが隠れてしまう場合が考え
られる。Further, since the pattern projection plate 22 is constituted by the liquid crystal plate 22A on which a pattern is displayed by energization, the pattern of the liquid crystal plate 22A is usually erased when measuring the object to be measured which is made of a material having a high contrast. It can be used similarly to the contrast method. Further, since a plurality of triangular patterns are displayed on the liquid crystal plate 22A when electricity is applied, even if the edge of the DUT has directionality, the edge remains, so stable focus is possible. is there. Incidentally, as shown in FIG. 13A, the liquid crystal plate 22 on which a slit-shaped pattern is displayed.
In the case of F, in the case of edges in the same direction, as shown in FIG. 13B, the slit and the edge of the object to be measured may overlap and the edge required for focusing may be hidden.
【0023】また、対物レンズ14とCCDカメラ24
との間に、倍率の異なる3つのチューブレンズ28A〜
28Cを円周状に配置したターレット32を回転自在に
設け、このターレット32を含んでいずれか1つのチュ
ーブレンズ28A〜28Cを対物レンズ14の光軸L上
に切り換える切換手段29を構成したので、たとえば、
対物レンズターレット方式に比べて、複数本の対物レン
ズを必要としないから、安価にでき、かつ、リング照明
などの外付け照明も利用できる。Further, the objective lens 14 and the CCD camera 24
Between the three tube lenses 28A with different magnifications.
A turret 32 in which 28C is arranged in a circumferential shape is rotatably provided, and the switching means 29 for switching any one of the tube lenses 28A to 28C to the optical axis L of the objective lens 14 is configured by including the turret 32. For example,
Compared to the objective lens turret system, it does not require a plurality of objective lenses, so it can be made inexpensive and external illumination such as ring illumination can be used.
【0024】また、切換手段29を、対物レンズ14の
光軸Lと異なる位置にその光軸Lと平行な軸31を中心
として回転可能に設けられかつその中心から対物レンズ
14の光軸Lまでの距離を半径とする円周上に複数のチ
ューブレンズ28A〜28Cを取り付けたターレット3
2と、各チューブレンズ28A〜28Cが対物レンズ1
4の光軸Lに一致したそれぞれの角度位置でターレット
32を位置決めする位置決め手段33とを含んで構成し
たので、ターレット32を回転させていくと、各チュー
ブレンズ28A〜28Cが対物レンズ14の光軸Lに一
致した角度位置でターレット32が位置決め手段33に
よって位置決めされるから、各チューブレンズ28A〜
28Cを対物レンズ14の光軸Lに簡単に一致させるこ
とができる。The switching means 29 is rotatably provided at a position different from the optical axis L of the objective lens 14 about an axis 31 parallel to the optical axis L and from the center to the optical axis L of the objective lens 14. Turret 3 in which a plurality of tube lenses 28A to 28C are attached on the circumference having a radius of the distance
2 and each tube lens 28A to 28C is the objective lens 1
4 includes the positioning means 33 for positioning the turret 32 at each angular position corresponding to the optical axis L of the lens 4. Therefore, as the turret 32 is rotated, each of the tube lenses 28A to 28C causes the light of the objective lens 14 to travel. Since the turret 32 is positioned by the positioning means 33 at an angular position that coincides with the axis L, each of the tube lenses 28A to 28A.
28C can be easily matched with the optical axis L of the objective lens 14.
【0025】また、ターレット32の軸31にクラッチ
43を介してモータ44を連結したので、このモータ4
4によってターレット32を自動的に所定角度位置まで
回転させることができる。ここで、ターレット32が所
定角度位置に達したとき、クラッチ43の切り離しによ
ってモータ44をターレット32から切り離すと、モー
タ44の回転抵抗がなくなるから、ターレット32を位
置決め手段33によって所定角度位置に正確に位置決め
することができる。Since the motor 44 is connected to the shaft 31 of the turret 32 via the clutch 43, the motor 4
4 allows the turret 32 to be automatically rotated to a predetermined angular position. Here, when the turret 32 reaches the predetermined angular position, if the motor 44 is separated from the turret 32 by disengaging the clutch 43, the rotational resistance of the motor 44 disappears. Therefore, the turret 32 is accurately moved to the predetermined angular position by the positioning means 33. Can be positioned.
【0026】また、位置決め手段33を、ターレット3
2の外周面に切欠形成された凹部51A〜51Cと、ベ
アリング52と、このベアリング52をターレット32
の外周面に接する方向へ付勢する板ばね54とを含んで
構成したから、ターレット32が所定角度位置に達した
とき、つまり、ベアリング52にいずれかの凹部51A
〜51Cが嵌まり始めたとき、クラッチ43の切り離し
によってモータ44がターレット32から切り離される
と、ベアリング52に凹部51A〜51Cが入り込む方
向にターレット32が自動的に回転されるため、簡単な
構成によりターレット32を正確に位置決めすることが
できる。Further, the positioning means 33 is provided on the turret 3
2, the recesses 51A to 51C formed in the outer peripheral surface of the second bearing 52, the bearing 52, and the bearing 52.
When the turret 32 reaches a predetermined angular position, that is, when the turret 32 reaches a predetermined angular position, that is, in the bearing 52, one of the recesses 51A is formed.
When the motor 44 is disengaged from the turret 32 by disengaging the clutch 43 when the ˜51C starts to be fitted, the turret 32 is automatically rotated in the direction in which the recesses 51A to 51C enter the bearing 52. The turret 32 can be accurately positioned.
【0027】以上述べた実施形態では、パターン投影板
22を、三角形パターンが表示される液晶板22Aとし
たが、これに限らず他のパターンが表示される液晶板で
もよい。たとえば、図9に示すように、通電時に斜め格
子パターンが表示される液晶板22B、あるいは、図1
0,図11,図12に示すように、通電時に波状パター
ンが表示される液晶板22C,22D,22Eなどでも
よい。In the embodiment described above, the pattern projection plate 22 is the liquid crystal plate 22A on which a triangular pattern is displayed, but the pattern projection plate 22 is not limited to this and may be a liquid crystal plate on which another pattern is displayed. For example, as shown in FIG. 9, a liquid crystal plate 22B displaying an oblique lattice pattern when energized, or FIG.
0, FIG. 11, and FIG. 12, liquid crystal plates 22C, 22D, 22E, etc., in which a wavy pattern is displayed when energized may be used.
【0028】また、図14に示すように、パターン投影
手段20の照明装置25とは別に他の照明装置25Aを
ミラー26を挟んで投影レンズ21とは反対側に設ける
とともに、ミラー26を図示のように起伏自在に構成す
れば、照明装置25,25Aの切換によってパターンの
投影を行うことも可能である。また、パターン投影板2
2としては、液晶板22A〜22Fに限らず、たとえ
ば、レチクルなど、所定のパターンを描いた板などでも
よい。この場合、これらの板を抜き差し自在に構成し、
コントラストが高い被測定物の測定にあたっては、これ
らの板を引き抜くようにしてもよい。As shown in FIG. 14, in addition to the illumination device 25 of the pattern projection means 20, another illumination device 25A is provided on the opposite side of the projection lens 21 with the mirror 26 interposed therebetween, and the mirror 26 is illustrated. With such a undulating structure, it is possible to project the pattern by switching the illumination devices 25 and 25A. In addition, the pattern projection plate 2
2 is not limited to the liquid crystal plates 22A to 22F, but may be a plate such as a reticle on which a predetermined pattern is drawn. In this case, these plates can be inserted and removed freely,
These plates may be pulled out when measuring an object to be measured with high contrast.
【0029】また、調整機構23についても、上記実施
形態で述べた構造に限らない。たとえば、押しねじ63
や引きねじ64の数についても任意でよい。The adjusting mechanism 23 is not limited to the structure described in the above embodiment. For example, set screw 63
The number of the drawing screws 64 may be arbitrary.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明のオートフォーカス装置によれ
ば、被測定物の材質に制約されることなく、あらゆる材
質の被測定物に対してもフォーカスを合わせることがで
きるとともに、被測定物の観察画像内の任意の位置でフ
ォーカスを合わせることができる。According to the autofocus device of the present invention, the object to be measured can be focused without being restricted by the material to be measured, and the object to be measured can be observed. Focus can be set at any position in the image.
【図1】本発明の一実施形態にかかる画像測定機の側面
図である。FIG. 1 is a side view of an image measuring machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】同上実施形態における位置決め手段を示す拡大
図である。FIG. 3 is an enlarged view showing a positioning means in the same embodiment.
【図4】図3のIV−IV線断面図である。4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図5】同上実施形態における液晶板の平面図およびそ
の液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影したとき
の図である。5A and 5B are a plan view of a liquid crystal plate and a pattern when the pattern of the liquid crystal plate is projected on a measurement surface of an object to be measured in the embodiment.
【図6】同上実施形態における調整機構を示す平面図で
ある。FIG. 6 is a plan view showing an adjusting mechanism in the same embodiment.
【図7】同上実施形態における調整機構の断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view of an adjusting mechanism in the same embodiment.
【図8】同上実施形態における制御装置を示すブロック
図である。FIG. 8 is a block diagram showing a control device in the same embodiment.
【図9】液晶板の他の例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing another example of the liquid crystal plate.
【図10】液晶板の他の例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another example of the liquid crystal plate.
【図11】液晶板の他の例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing another example of the liquid crystal plate.
【図12】液晶板の他の例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing another example of the liquid crystal plate.
【図13】格子状パターンを有する液晶板を示す平面図
およびその液晶板のパターンを被測定物の測定面に投影
したときの図である。13A and 13B are a plan view showing a liquid crystal plate having a grid pattern and a diagram in which the pattern of the liquid crystal plate is projected on a measurement surface of an object to be measured.
【図14】本発明の他の実施形態にかかる画像測定機の
側面図である。FIG. 14 is a side view of an image measuring machine according to another embodiment of the present invention.
14 対物レンズ
15 アクチュエータ(駆動機構)
20 パターン投影手段
21 投影レンズ
22 パターン投影板
22A,22B,22C,22D,22E,22F 液
晶板
23 調整機構
24 CCDカメラ(観察光学系)
25 照明装置14 Objective Lens 15 Actuator (Drive Mechanism) 20 Pattern Projecting Unit 21 Projection Lens 22 Pattern Projecting Plates 22A, 22B, 22C, 22D, 22E, 22F Liquid Crystal Plate 23 Adjusting Mechanism 24 CCD Camera (Observation Optical System) 25 Illuminating Device
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−260013(JP,A) 特開 平3−223831(JP,A) 特開 平3−46606(JP,A) 特開 平5−276325(JP,A) 特開 昭55−96406(JP,A) 特開 昭60−169268(JP,A) 特開 平1−154012(JP,A) 特開 平4−158319(JP,A) 特開 平6−102402(JP,A) 実開 平3−35578(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/36 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-260013 (JP, A) JP-A-3-223831 (JP, A) JP-A-3-46606 (JP, A) JP-A-5-276325 (JP , A) JP 55-96406 (JP, A) JP 60-169268 (JP, A) JP 1-154012 (JP, A) JP 4-158319 (JP, A) JP 6-102402 (JP, A) Actual development 3-35578 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 7/ 28-7/40 G03B 13/36
Claims (2)
レンズと、この対物レンズから出射された光に基づく被
測定物の像を観察可能な観察光学系と、この観察光学系
で得られた被測定物の像のコントラストに基づいて前記
対物レンズをその光軸方向へ変位させる駆動機構とを備
えたオートフォーカス装置において、 前記被測定物の測定面に所定パターンを投影するパター
ン投影手段が設けられ、 前記パターン投影手段は、照明装置と、投影レンズと、
前記照明装置と投影レンズとの間に挿入され所定のパタ
ーンを形成したパターン投影板とを含み構成され、 前記パターン投影板は、同じ大きさの複数の三角形が、
同じ姿勢でかつ隣接する三角形の角が互いに接するよう
に縦横に隣接配置された三角形パターンを有し、この三
角形パターンの各三角形内部が通電によって制御される
液晶板によって構成されていることを特徴とするオート
フォーカス装置。1. An objective lens for converging light on a measurement surface of an object to be measured, an observation optical system capable of observing an image of the object to be measured based on the light emitted from the objective lens, and the observation optical system. In an autofocus device including a drive mechanism that displaces the objective lens in the optical axis direction based on the contrast of the obtained image of the object to be measured, pattern projection for projecting a predetermined pattern on the measurement surface of the object to be measured. Means is provided, the pattern projection means, an illumination device, a projection lens,
It is configured to include a pattern projection plate inserted between the illumination device and the projection lens to form a predetermined pattern, the pattern projection plate, a plurality of triangles of the same size,
It has a triangle pattern vertically and horizontally arranged so that the corners of adjacent triangles are in contact with each other in the same posture, and the inside of each triangle of this triangle pattern is constituted by a liquid crystal plate controlled by energization. Auto focus device.
において、前記パターン投影手段は、前記パターン投影
板の前記投影レンズに対する距離と傾きを調整する調整
機構を含んで構成されていることを特徴とするオートフ
ォーカス装置。In automatic focusing device according to claim 1, wherein the pattern projection unit, is configured to include an adjusting <br/> Organization for adjusting the distance and inclination with respect to the projection lens of the pattern projection plate The auto focus device is characterized by
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